Aplikasi Cairan Pelumas Pada Pengeboran Pelat ASTM A1011 Menggunakan Mata Bor HSS
Arinal Hamni, Anjar Tri Gunadi , Gusri Akhyar Ibrahim Jurusan Teknik Mesin Universitas Lampung Arinal.hamni.yahoo.com

## Abstrak
Perkembangan  ilmu  terapan  di  bidang  industri  manufaktur  terus  bergerak  hingga  kemajuan teknologinya,  salah  satu  bidang  yang  mengalami  perkengan  pesat  itu  adalah  bidang  permesinan.  Proses permesinan yang dilakukan secara terus menerus misalnya pada pengeboran akan menyebabkan aus nya mata bor yang digunakan, karena adanya peningkatan suhu pemesinan. Penggunaan beberapa jenis cairan pendingin seperti  oli  sintetis  dan  minyak  kelapa  diharapkan    dapat  menurunkan  suhu  permesinan  sehingga  mengurangi keausan  yang  terjadi  pada  mata  bor  HSS  yang  digunakan.  Diaplikasikan  dengan  cara  menyemprotkan  cairan pelumas  secara  terus-menerus    pada  permukaan  benda  kerja  yang  bersinggungan  dengan  mata  bor  pada kecepatan  putaran  (n)    konstan  pada  443  rpm,  sedangkan  variasi  pada  gerak  makan  (f)  sebesar    0.1  mm/rev, 0.18  mm/rev  serta  0.24  mm/rev.  Umur  pakai  mata  bor  yang  didapat  pada  pengujian  tanpa  pelumas  dengan putaran (n) = 443, gerak makan (f) = 0.1 mm/rev serta  nilai keausan mata bor      (vb)  = 0.3 mm adalah 2.02 menit.  Untuk  penggunaan  oli  sintetis  dengan  kecepatan  putaran  dan  gerak  makan  yang  sama,  didapat  umur pakai  mata  bor  selama  4.71  menit  atau  meningkat  sebesar  54%.  Peningkatan  itu  dibandingkan  pada  proses pengeboran  tanpa  menggunakan  cairan  pelumas.  Sedangkan  dengan  penggunaan  minyak  kelapa,  umur  pakai mata bor selama 4.05 menit atau meningkat  sebesar 48%. Dengan demikian nampak jelas bahwa penggunaan cairan pelumas mampu menurunkan tingkat keausan mata bor, terutama pada penggunaan oi sintetis. Kata kunci : aus,  HSS, suhu, pengeboran,  pelumas.

## PENDAHULUAN
Proses  pengeboran  sangat  diperlukan  dalam proses  pemesinan,  terutama  pada  pembuatan  bagian yang  berlubang  dan  membutuhkan  ketelitian  atau presisi.  Pada  proses  ini,  keadaan  mata  bor  harus selalu  diperhatikan,  untuk  mendapatkan  hasil  yang maksimal.  Temperatur    pengeboran    mempunyai pengaruh    besar    terhadap  umur  mata  bor  dan permukaan  benda  kerja.  Oleh  karena  itu,  dalam proses  pemesinan  temperatur    mempunyai    korelasi terhadap  laju  keausan  pahat  [1].
Keausan  mata bor juga  menentukan  ketelitian produk  yang  dihasilkan.  Gaya  normal  pengeboran dipengaruhi  oleh  parameter-parameter  pemesinan yaitu  geometri  alat  potong,  kondisi  pemesinan  dan keausan  alat  potong.  Keberadaan  pendingin  sangat diperlukan,  karena  gesekan  antara  mata  bor  dan benda  kerja  akan  menghasilkan  temperatur  yang tinggi.  Dimana  keadaan  itu  dapat  meningkatkan  laju keausan yang semakin cepat. Pendinginan itu sendiri dapat  berupa  pelumasan,  yang  dapat  menggunakan oli  sintetis  buatan  pabrik  serta  minyak  hasil  olahan rumah  tangga,  misalnya  minyak  tumbuhan  (minyak kelapa).  Cairan  diatas  mempunyai  karakteristik  yang berbeda,  sehingga  kemampuan  pelumasan  yang dihasilkan  berbeda  pula.  Keausan  mata  bor  juga dapat  menurunkan  efisiensi  pengeboran  serta meningkatkan  biaya  produksi  karena  penggunaan mata bor yang boros.
Umur alat potong merupakan salah satu faktor penting  untuk  menentukan  perkerjaan  permesinan yang presisi, akurat dan surface finish . Dalam proses pemesinan  kondisi  pekerjaan  pengeboran  khususnya pahat bor HSS lebih cepat mengalami keausan tanpa diberi  pelumas.  Hasil  yang  didapat  pada  penelitian sebelumnya  dengan  oli  sintesis  sebagai  pelumasnya berhasil  mengurangi  tingkat  keausan  pahat.  Dari itulah  penulis  ingin  mencoba  membandingkan dengan minyak tumbuhan. Oleh sebab itu, penelitian ini  akan  membahas  tentang  aplikasi  pelumas  cairan untuk  mengurangi  tingkat  keausan  mata  bor  pada pengeboran  pelat ASTM  A1011 dengan  mata  bor HSS.

## METODE PENELITIAN
Bahan  yang  digunakan  pada  penelitian  ini adalah  pelat ASTM A 1011, secara detail spesifikasi bahan sebagamana yang ditunjukan pada Table 1 dan Tabel  2.    Pemesinan  dilakukan  menggunakan  mesin bor  tipe duduk, sedangakan pahat potong digunakan adalah  jenis  pahat  High  Speed  Steels  (HSS) merupakan  paduan  dari  0,75%-1,5%  Carbon  (C), 4%-4,5%  Chromium  (Cr),  10%-20%  Tungsten  (W) dan Molybdenum (Mo), 5% lebih Vanadium (V), dan Cobalt (Co) lebih dari 12% [2].
Tabel 1 Spesifikasi material pelat ASTM A 1011
sumber : Material steel plan PTPN VII Natar, 2001.
Tabel 2 Sifat Mekanik hot rolled steel sheets ASTM A1011
Sumber [3]
Beberapa  alat  uji  digunakan  antaranya  adalah alat  pengukuran  aus  pahat  yaitu  mikroskop  mudah alih ( travelling) dan alat ukur dimensi berupa mikro meter.  Pengujian dilakukan setelah setting peralatan dilaksanakan  termasuk  kalibrasi  peralatan  yang digunakan.  Pengukuran  aus  pahat  dilakukan  setelah setiap  satu  kali  pemotongan,  hingga  mata  pahat dinyatakan mencapai nilai aus sebesar 0.3 mm.
Penelitian  dilakukan  dengan  menggunakan variasi  cairan  pelumas  dengan  mengatur  kecepatan putaran  spindel  utama  pada  kecepatan  443  rpm. Pemilihan  kecepatan  ini  berdasarkan  keefektifan pelumasan.  Hal  ini  dilakukan  karena  pelumasan dibanjirkan  secara  manual  sehingga  kecepatan  ini dipilih untuk menghindari percikan pelumas kesekitar area kerja. Jika putaran terlalu cepat,  maka banyak  pelumas  yang  terbuang  dan  berceceran  [6]. Kemudian  variasi  gerak  makan  yang digunakan juga bervariasi  antara  0,1  mm/putaran,  0,18  mm/putaran serta  0,24  mm/putaran  dengan  kedalaman  lubang  10 mm.  Gerak  makan  itu  sendiri  mengikuti  adanya pilihan  variasi  yang  ada  pada  mesin  bor  yang digunakan. Pengeboran itu sendiri meliputi pengeboran  tanpa  cairan  pelumas,  dengan  pelumas oli sintetis serta pengeboran dengan pelumas minyak kelapa.  Untuk  oli  sintetis,  digunakan  merek  Mesran produksi Pertamina dengan nilai kekentalan antara 15 – 50 w. Sedangkan untuk minyak kelapa diolah dari kelapa  kering  segar.  Yang  diproses  dengan  cara sederhana dan tradisional.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Gambar  1  menunjukkan  hubungan  gerak pemakanan  terhadap  waktu  keausan  tanpa  cairan pelumas pada kondisi pemotongan dengan parameter yang  bervariasi.  Grafik  tersebut  menunjukan  bahwa semakin besar gerak makan pada proses pengeboran, semakin  cepat  mata  bor  akan  mengalami  keausan. Waktu  yang  dialami  mata  bor  hingga  mencapai  titik aus  pada  tiap  laju  pemakanan  terlihat  berbeda. Perbedaan  waktu  yang  diperoleh  didapat  dari  hasil perbandingan  pada  tiap-tiap  laju  pemakanan,  yaitu waktu pakai mata bor pada laju pemakanan (f) = 0.1 dibagi  dengan  waktu  pakai  mata  bor  pada  laju pemakanan  (f)  =  0.18  kemudian  dikalikan  dengan 100  %,  sehingga  didapat  nilai  sebesar  49  %.  Begitu juga  untuk  laju  pemakanan  (f)  =  0.18  dan  f  =  0.24 didapat  nilai  sebesar  43  %.  Sedangkan  pada  laju pemakanan  (f)  =  0.1  dan  f  =  0.24  terjadi  penurunan umur  pakai  mata  bor  yang  sangat  signifikan,  kurang lebih sebesar 79 %. Itu terjadi akibat perbedaan gerak makan yang cukup besar [4].
Gambar  1  Grafik  progres  keausan  mata  bor  pada tingkat  kadar  pemakanan  yang  berbeda tanpa cairan pelumas.
Gambar  2  Grafik  progres  keausan  mata  bor pada  tingkat  kadar  pemakanan  yang  berbeda  dengan pelumas minyak kelapa. Dapar dilihat bahwa kondisi keausan  yang  terjadi  pada  hasil  pengeboran    dengan menggunakan cairan pelumas berupa minyak kelapa.
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0 1 2 3 Aus T epi (m m ) Umur Pakai Mata Bor (min) f = 0,24mm/rev f = 0,18mm/rev f = 0,1mm/rev
Komposisi kimia (%) Tensile (min) Yield (min) Elongation (%min) C : 0,25 maks Mn : - P : 0,04 maks S : 0,05 maks Si : 0,40 maks Cu : 0,20 maks 58-60 min 36.000 min 20% min Sifat Mekanis Hot rolled steel sheets ASTM A1011 Tegangan luluh y ) 240 Mpa Tegangan batas  ( u ) 280 Mpa Kekuatan tarik 245 N/mm 2 Kekerasan 117 BHN Modulus elastisitas (E) 70 Gpa Kerapatan massa (ρ) 2700 Kg/m 3 Berat Spesifikasi (γ) 26 KN/m 3 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0 1 2 3 4 5 A u s T ep i (m m ) Umur Pakai Mata Bor (min)
f = 0,24mm/rev
f = 0,18mm/rev f = 0,1mm/rev
Pada  laju  pemakanan  (f)  =  0.1  dan  f  =  0.18  dengan selisih  f sebesar           0.08  mm/rev terjadi penurunan umur  pakai  mata  bor  sebesar  48  %  .  Untuk  f  =  0.18 dan  f  =  0.24  dengan  selisih  f  sebesar  0.06  mm/rev didapat nilai sebesar  38 %. Sedangkan untuk f = 0.1 dan  f  =0.24  dengan  selisih  f  sebesar    0.14  mm/rev terjadi penurunan umur pakai mata bor sebesar 82 %. Penurunan yang signifikan juga diakibatkan perbedaan  gerak  makan  yang  sangat  besar.  Akan tetapi umur pakai mata bor hingga mencapai titik aus terlihat meningkat atau lebih tahan lama.
Dengan adanya minyak kelapa yang digunakan  sebagai  cairan  pelumas  terbukti  mampu secara  efektif  meningkatkan  kinerja  dalam  proses permesinan.  Itu  ditunjukkan  dengan  semakin  lama waktu  yang  diperlukan  mata  bor  hingga  mengalami keausan  sebesar 48% lebih tahan lama dibandingkan tanpa menggunakan cairan pelumas. Sehingga lubang yang  diperoleh  dari  hasil  permesinan  pengeboran lebih  banyak  daripada  pada  pengeboran  tanpa menggunakan cairan pelumas.
Pada  percobaan  dengan  laju  pemakanan  (f) menjadi  sebesar  0,24  mm/rev,  didapat  nilai  keausan sebesar  0,3  mm  dengan  waktu  yang  pakai  mata  bor selama  0,82  menit.  Banyaknya  lubang  yang dihasilkan sebanyak 9 lubang dengan waktu rata-rata pada  setiap  lubang  selama  0,1  menit.  Hasil  yang didapat pada proses pengeboran dengan menggunakan  oli  sintetis  sebagai  cairan  pelumas menunjukkan  hasil  yang  lebih  baik  dari  pelumasan dengan  minyak  kelapa  maupun  pengeboran  tanpa cairan  pelumas.  Hal  ini  disebabkan  oli  sintetis  telah mengalami  penambahan  zat  tertentu  yang  berfungsi melumasi  komponen  peralatan  permesinan  hingga dapat  mengurangi  gaya  gesek  antara  mata  bor  dan benda kerja [5].
Gambar  3  Grafik  progres  keausan  mata  bor  pada tingkat  kadar  pemakanan  yang  berbeda  dengan pelumas oli sintetis.
Waktu  pakai  mata  bor  pada  laju  pemakanan (f)  =  0,1  mm/rev  dengan  pelumas  oli  sintetis menunjukkan  nilai  yang  paling  besar  dibandingkan dengan hasil percobaan yang lain. Dalam persentase,
perbandingan  waktu  pakai  mata  bor  pada  laju pemakanan  (f)  =  0.1  mm/rev  dan  (f)  =  0.18  mm/rev terjadi  penurunan  sebesar  44  %.  Kemudian  untuk perbandingan antara laju pemakanan (f) = 0.18 mm/rev dan (f) = 0.24 mm/rev, penurunan umur  pakai  sebesar  39  %.  Sedangkan  untuk  laju pemakanan  (f)  =  0.1  mm/rev  dan  f  =  0.24  mm/rev nilai  penurunan  sebesar  83  %.  Dari  hasil  diatas menunjukkan  bahwa  pelumasan  menggunakan  oli sintetis dapat meningkatkan nilai efektifitas mata bor dengan  mengurangi  gesekan  antara  mata  bor  dan benda  kerja  sehingga  umur  pakai  mata  bor  menjadi lebih panjang dan tahan lama serta  mampu  menekan tingginya  biaya  produksi  yang  diperlukan.  Hasil  ini juga  dapat  menjadi  referensi  pada  pengerjaan pengeboran yang akan dilakukan selanjutnya.
Gambar  4  menunjukan  gambar  geram  yang dihasilkan  pada  proses  pengeboran  pelat ASTM A1011 . Yaitu pengeboran tanpa pelumas, pengeboran dengan pelumas oli  sintetis serta pengeboran dengan pelumas  minyak  kelapa.  Perbedaan  ketiganya  dapat dilihat pada gambar dibawah ini:
Gambar 4 berikut adalah geram yang dihasilkan pada proses pengeboran
Gambar  pertama  menunjukkan  geram  yang dihasilkan  pada  proses  pengeboran  tanpa  pelumas. Geram tersebut berbentuk serpihan kecil putus-putus, getas  dan  mudah  patah  serta  berwarna  kehitam- hitaman  akibat  adanya  panas  yang  ditimbulkan  gaya gesek  antara  benda  kerja  dan  mata  bor.  Geram tersebut  mengalirkan  panas  keluar  dari  lubang  yang dihasilkan pada proses pengeboran. Gambar selanjutnya  adalah  geram  hasil  pengeboran  dengan menggunakan  minyak  kelapa  sebagai  pelumasnya. Tampak  lebih  panjang  dan  tidak  putus-putus,  karena tingkat  keausan  mata  bor  yang  kecil.  Sedangkan gambar  ketiga  untuk  geram  yang  dihasilkan  pada pengeboran  menggunakan  oli  sintetis  mempunyai ciri-ciri  yang    lebih  panjang  dan  lebih  tipis  daripada
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0 2 4 6 A u s T ep i (m m ) Umur Pakai Mata Bor (min) f = 0,24mm/rev f = 0,18mm/rev
f = 0,1mm/rev
geram  hasil  permesinan  tanpa  menggunakan  cairan pelumas.  Tekstur  permukaannya  juga  lebih  halus serta berwarna sesuai dengan material induknya.
Gambar  5  Grafik  pengaruh  variasi  pelumas  terhadap umur  pakai  mata  bor  dengan  gerak  makan f = 0,1 mm/rev.
Dari Gambar 5 tampak penggunaan oli sintetis sebagai  cairan  pelumas  mampu  membuat  mata  bor lebih  tahan  lama  digunakan.  Hal  ini  terlihat  dari waktu yang dialami mata bor hingga mencapai batas keausan  hingga  5  menit.  Untuk  penggunaan  minyak kelapa  mencapai  4  menit.  Sedangkan  tanpa menggunakan  pelumas  hanya  selama  2  menit. Penurunan umur pakai yang terjadi antara penggunaan  oli  sintetis  dan  minyak  kelapa  tidak terlalu  besar,  berkisar  12  %.  Untuk  penurunan  umur pakai  mata  bor  dengan  menggunakan  oli  sintetis sebagai  cairan  pelumas  dan  tanpa  cairan  pelumas adalah sebesar 54 %. Sedangkan penggunaan minyak kelapa  dan  tanpa  pelumas  sebesar  48  %.  Nilai tersebut  menunjukkan  bahwa  tidak  adanya  cairan pelumas  dapat  menurunkan  umur  pakai  mata  bor yang digunakan.
Gambar  6  menunjukan  grafik  pengaruh pelumas  yang  digunakan  terhadap  waktu  pakai  mata bor  pada  kondisi  gerak  makan  sebesar  0.18  mm/rev. Telah  dibahas  sebelumnya  pada  laju  pemakanan (f) = 0.1 mm/rev, kesimpulan yang sama juga didapat pada  f  sebesar  0.18  mm/rev.  Dimana  tampak  jelas penggunaan  oli  sintetis  sebagai  pelumas  mampu memperpanjang umur pakai mata bor. Hal itu diikuti dengan penggunaan minyak kelapa yang juga mampu memperpanjang umur pakai mata bor.
Gambar 6 Grafk pengaruh variasi cairan pelumas terhadap  waktu  pakai  mata  bor  dengan gerak makan f sebesar 0,18 mm/rev.
Gambar  7  Grafik  pengaruh  variasi  pelumas  terhadap waktu pakai mata bor dengan gerak makan f = 0,24 mm/rev.
Gambar  7  menunjukan    grafik  persentase penurunan umur pahat antara penggunaan oli sintetis dan minyak kelapa sebesar 7 %. Oli sintetis dan tanpa pelumas sebesar 53 %, serta minyak kelapa dan tanpa pelumas  sebesar  51  %.  Pada  Tabel  18  serta  gambar 14    yaitu  pada  f  =  0.24  mm/rev  didapat  nilai penurunan umur mata bor dengan cairan pelumas oli sintetis  dan  minyak  kelapa  sebesar  8  %.  Oli  sintetis dan tanpa pelumas sebesar 48 %, serta minyak kelapa dan tanpa pelumas sebesar 44 %. Hasil tersebut juga menunjukkan bahwa penggunaan pelumas oli sintetis masih  berada  pada  level  yang  terbaik  dalam meningkatkan  efektifitas  mata  bor  HSS  dalam percobaan  yang  dilakukan.  Sedangkan  untuk  hasil dari  penggunaan  minyak  kelapa  juga  cukup  baik, hanya  sedikit  saja  perbedaan  yang  terlihat  dari penggunaan  oli  sintetis.  Kekurangan  minyak  kelapa ini kemungkinan terjadi karena pengolahannya masih sangat  sederhana  dan  tanpa  adanya  penambahan  zat kimia  lainnya.  Tetapi  berdasarkan  perhitungan  nilai ekonomis,  maka  minyak  kelapa  dapat  dikatakan sebagai  pelumas  yang  paling  efektif  digunakan.
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0 1 2 3 4 5 A u s T ep i (m m ) Umur Pakai Mata Bor (min) oli sintetis minyak kelapa tanpa pelumas 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0 0.5 1 1.5 2 2.5 A u s Te p i (m m ) Umur Pakai Mata Bor (min) oli sintetis minyak kelapa tanpa pelumas 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 A us T epi ( m m ) Umur Pakai Mata Bor (min) oli sintetis minyak kelapa tanpa pelumas
Selain  harganya  murah  juga  tidak  ada  efek  samping yang ditimbulkan. Jika menggunakan oli sintetis akan terbentuk    kepulan  asap  yang  dapat  mengganggu kesehatan,  hal  itu  tidak  terjadi  ketika  menggunakan minyak kelapa sebagai pelumasnya.

## KESIMPULAN
Dari penelitian yang dilakukan, didapat beberapa kesimpulan antara lain:
1. Penggunaan  cairan  pelumas  sangat  berpengaruh terhadap keausan mata bor yang ditunjukkan pada umur  pakai  mata  bor  tersebut  hingga  mencapai batas  kritis  keausan.  Dimana  batas  kritis  yang dimaksud adalah sebesar 0.3 mm. Cairan pelumas dapat  mengurangi  panas  yang  ditimbulkan  oleh gesekan antara benda kerja dan mata bor.
2. Oli  sintetis  mempunyai  daya  pelumasan  yang lebih baik daripada minyak kelapa.
3. Peningkatan  umur  pakai  mata  bor  dengan menggunakan  oli  sintetis  sebagai  cairan  pelumas mencapai  54  %  atau  2,69  menit.  Sedangkan dengan  menggunakan  minyak  kelapa  didapat peningkatan sebesar 48 % atau 2,03 menit.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Kalpakjian,  S.  and  Schmid  R.S.,  2001,. Manufacturing  Engineering  and  Technology . 4 rd edition . Prenctice Hall. London
[2] Childs,T.  and  Maekawa,  K.,  2000, Metal Machinning  Theory  and  Aplications .  New York - Toronto
[3] Makmur.  H,  2010. Analisa  Pengaruh Kecepatan  Potong  Terhadap  Umur  Pahat HSS  pada  pembubutanBaja  Amutit  K  460 . Jakarta [4] Waluyo,  .J.,  2001, Pengaruh  Spindel  Utama
Mesin  Bor  Terhadap  Keausan  Pahat  Bor  dan
Parameter Pengeboran pada Proses Pengeboran dengan Bahan Baja. Jakarta [5] Taufiq,  T.,  1993, .  Proses  Pemesinan .  ITB. Bandung.
[6] Asyari.  D.,  2009, Proses  Produksi  II . Universitas Darma Persada. Jakarta.